工學(xué)第5章齒輪類零件加工工藝編制及實(shí)施課件

1、機(jī)械制造工藝第5章 齒輪類零件加工工藝編制及實(shí)施南通職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程系機(jī)制教研室圓柱齒輪零件概述。齒形加工方法。齒輪加工設(shè)備。齒輪加工刀具。齒輪檢驗(yàn)。圓柱齒輪的機(jī)械加工工藝過程及工藝分析。具有圓柱齒輪零件工藝性分析能力。掌握圓柱齒輪零件毛坯的選擇方法。具有編制簡單圓柱齒輪機(jī)械加工工藝過程卡的能力。具有編制簡單圓柱齒輪零件機(jī)械加工工序卡的能力。初步具備較復(fù)雜圓柱齒輪零件的工藝路線編寫能力。5.1 工作場景導(dǎo)入 如圖5-1所示為8E160C-J主動(dòng)齒輪零件圖, 現(xiàn)為中小批量生產(chǎn)。 任務(wù)要求：編制主動(dòng)齒輪的機(jī)械加工工藝過程卡、機(jī)械加工工序卡。圖5.1 8E160C-J主動(dòng)齒輪零件圖5.2 概述5.2

2、.1 圓柱齒輪的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖5.2 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式傳動(dòng)的準(zhǔn)確性。要求齒輪在一轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)角誤差的最大值不能超過一定的限度。 工作平穩(wěn)性。要求齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，無沖擊、振動(dòng)和噪聲小，這就需要限制齒輪在轉(zhuǎn)過一個(gè)齒形角的轉(zhuǎn)角誤差。載荷均勻性。要求齒輪工作時(shí)，齒面接觸要均勻。齒側(cè)間隙。其作用是儲(chǔ)存潤滑油，使齒面工作時(shí)減少磨損；同時(shí)可以補(bǔ)償熱變形、彈性變形、加工誤差和安裝誤差等因素引起的齒側(cè)間隙減小，防止卡死。5.2.2 齒輪傳動(dòng)的精度要求 材料：中碳結(jié)構(gòu)鋼、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼(如45鋼、40Cr、20C等)；鑄鐵及其他非金屬材料。毛坯：對(duì)于鋼質(zhì)齒輪，可采用扎制棒料、鍛造毛坯（自由鍛造、模鍛）、鑄鋼

3、毛坯。鑄鋼齒輪加工前應(yīng)先經(jīng)過正火處理，消除內(nèi)應(yīng)力和硬度的不均勻性，以改善加工性能。5.2.3 常用齒輪的材料和毛坯 齒輪加工的關(guān)鍵是齒形加工。按照加工原理，齒形加工可以分為成形法和展成法。1. 成形法5.3 齒形加工方法 直齒圓柱齒輪的成形銑削1. 成形法 常用的成形齒輪刀具有盤形銑刀和指狀銑刀。 后者適用于加工大模數(shù)的直齒、斜齒齒輪，特別是人字齒輪。 成形法一般用于單件小批量生產(chǎn)中，加工精度為912級(jí)，齒面粗糙度Ra為6.33.2m的直齒、斜齒和人字齒圓柱齒輪。 5.3 齒形加工方法 盤形齒輪銑刀刀號(hào)刀號(hào)12345678加工齒數(shù)范圍121314161720212526343554551341

4、35以上2. 展成法 展成法是利用一對(duì)齒輪嚙合或齒輪與齒條嚙合原理，使其中一個(gè)作為刀具，在嚙合過程中加工齒面的方法，如滾齒、插齒、剃齒、磨齒和珩齒等 。5.3 齒形加工方法 1、插齒的運(yùn)動(dòng) 插齒就是用插齒刀在插齒機(jī)上加工齒輪的齒形。 5.3.1 插齒 插齒的運(yùn)動(dòng) 2. 插齒的加工循環(huán) 開動(dòng)插齒機(jī)后，插齒刀作上、下切削運(yùn)動(dòng)，同時(shí)以n0轉(zhuǎn)動(dòng)。工件以n轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具還可以向工件作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，當(dāng)切至全齒深時(shí)，徑向進(jìn)給自動(dòng)停止，而刀具、工件繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)工件再轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，則切完所有齒的全部齒形，工件自動(dòng)退出并停車，完成插削一個(gè)齒形的工作循環(huán)。5.3.1 插齒 1. 滾齒的運(yùn)動(dòng)5.3.2 滾齒 滾齒運(yùn)動(dòng) 1.

5、 滾齒的運(yùn)動(dòng) 滾切直齒圓柱齒輪時(shí)，為了使?jié)L刀螺旋線的方向與被切齒輪的齒向一致，也就是使?jié)L刀螺旋線法向齒距，與齒輪分度圓上的齒距相等，故滾刀必須扳轉(zhuǎn)一個(gè)角(滾刀螺旋線升角)。如使用右旋滾刀，被切齒輪轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針方向；若用左旋滾刀，則被切齒輪轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針方向。5.3.2 滾齒 2. 滾切斜齒圓柱齒輪 5.3.2 滾齒 滾切直齒、斜齒圓柱齒輪滾刀刀架的調(diào)整 3. 滾切蝸輪5.3.2 滾齒 滾切蝸輪的運(yùn)動(dòng) 1、剃齒 剃齒是利用一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒輪嚙合的原理在剃齒機(jī)上進(jìn)行的。 剃齒一般可達(dá)到67級(jí)精度，齒面表面粗糙度Ra為0.80.4m，剃齒的生產(chǎn)率高，在成批生產(chǎn)中主要用于滾(或插)齒預(yù)加工后，淬火前的精加

6、工。5.3.3 齒形的精加工 盤形剃齒刀實(shí)質(zhì)上是一個(gè)高精度的斜齒輪，每個(gè)齒的齒側(cè)沿漸開線方向開槽以形成刀刃。加工時(shí)工件裝在工作臺(tái)上的頂尖間，由裝在機(jī)床主軸上的剃齒刀帶動(dòng)工件自由轉(zhuǎn)動(dòng)。 5.3.3 齒形的精加工 剃齒刀 剃齒刀刀齒 2. 珩齒 珩齒原理和運(yùn)動(dòng)與剃齒相同，主要區(qū)別就是刀具不同，以及珩磨輪的轉(zhuǎn)速比剃齒刀高。珩齒主要用來切除熱處理后齒面上的氧化皮及毛刺。其加工精度取決于前工序的加工精度和熱處理的變形量。一般能加工67級(jí)精度齒輪，輪齒表面粗糙度Ra0.80.4m。珩齒的生產(chǎn)率高，在大批量生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。 5.3.3 齒形的精加工3. 磨齒 磨齒是目前齒形精加工中加工精度最高的方法，

7、對(duì)磨齒前的加工誤差及熱處理變形有較強(qiáng)的修正能力。加工精度可達(dá)36級(jí)，輪齒表面粗糙度Ra0.80.2m。但加工成本高，生產(chǎn)率較低，多用于齒形淬硬后的光整加工。5.3.3 齒形的精加工5.3.3 齒形的精加工 展成磨齒方法 5.3.4 齒形加工方法選擇常用的齒形加工方法加工方法加工原理加工質(zhì)量生產(chǎn)率設(shè) 備應(yīng)用范圍精度等級(jí)齒面粗糙度Ra/m銑齒成形法96.33.2較插齒、滾齒低普通銑床單件修配生產(chǎn)中，加工低精度外圓柱齒輪、錐齒輪、蝸輪拉齒成形法71.60.4高拉床大批量生產(chǎn)7級(jí)精度的內(nèi)齒輪，因外齒輪拉刀制造甚為復(fù)雜，故少用插齒展成法873.21.6一般較滾齒低插齒機(jī)單件成批生產(chǎn)中，加工中等質(zhì)量的內(nèi)外

8、圓柱齒輪、多聯(lián)齒輪滾齒展成法873.21.6較高滾齒機(jī)單件和成批生產(chǎn)中，加工中等質(zhì)量的外圓柱齒輪、蝸輪剃齒展成法760.80.4高剃齒機(jī)精加工未淬火的圓柱齒輪 珩齒展成法760.80.4很高珩齒機(jī)光整加工已淬火的圓柱齒輪，適用于成批和大量生產(chǎn)磨齒成形法展成法630.80.2成形法高于展成法磨齒機(jī)精加工已淬火的圓柱齒輪齒輪加工設(shè)備是加工齒輪齒面的機(jī)床。齒輪加工機(jī)床按加工對(duì)象的不同，分為圓柱齒輪加工機(jī)床和錐齒輪加工機(jī)床兩大類。圓柱齒輪加工機(jī)床主要有滾齒機(jī)、插齒機(jī)、車齒機(jī)等；錐齒輪加工機(jī)床有加工直齒錐齒輪的刨齒機(jī)、銑齒機(jī)、拉齒機(jī)和加工弧齒錐齒輪的銑齒機(jī)；用于精加工齒輪齒面的有研齒機(jī)、剃齒機(jī)、珩齒機(jī)和

9、磨齒機(jī)等。5.4 齒輪加工設(shè)備 1. 滾齒原理 滾齒加工是根據(jù)展成法原理加工齒輪的。滾齒的過程相當(dāng)于一對(duì)交錯(cuò)螺旋齒輪副嚙合滾動(dòng)的過程。 5.4.1 滾齒機(jī)滾齒原理1滾刀；2工件2. 滾切直齒圓柱齒輪5.4.1 滾齒機(jī)滾切直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)原理 3. 滾切斜齒圓柱齒輪5.4.1 滾齒機(jī)滾切斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)原理圖 4、Y3150E型滾齒機(jī) Y3150E型滾齒機(jī)為中型滾齒機(jī)，能加工直齒、斜齒圓柱齒輪。 5.4.1 滾齒機(jī)Y3150E型滾齒機(jī)1床身；2立柱；3刀架溜板；4刀桿；5刀架體；6支架；7心軸；8后立柱；9工作臺(tái)；10床鞍5.4.1 滾齒機(jī)Y3150E型滾齒機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)插齒機(jī)也是一種常見的齒輪

10、加工機(jī)床，主要用于加工直齒圓柱齒輪，增加特殊的附件后也可以加工斜齒圓柱齒輪。對(duì)滾齒機(jī)無法加工的內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪，使用插齒機(jī)加工尤為適宜。插齒的原理相當(dāng)于一對(duì)圓柱齒輪相嚙合，其中一個(gè)假想的齒輪是工件，另一個(gè)齒輪轉(zhuǎn)化為磨有前角、后角而形成切削刃的刀具插齒刀。 5.4.2 插齒機(jī)5.4.2 插齒機(jī)插齒原理及所需運(yùn)動(dòng) 磨齒機(jī)加工齒輪齒面的方式是用砂輪磨削，主要用于加工已淬硬的齒輪，但對(duì)模數(shù)較小的某些齒輪，可以直接在齒坯上磨出輪齒。磨齒機(jī)的加工精度可達(dá)6級(jí)以上，屬于精加工機(jī)床。按齒形的形成原理，磨齒也分為成形法及展成法兩種。 5.4.3 磨齒機(jī)1. 成形法磨齒5.4.3 磨齒機(jī)成形法磨齒 2. 展成法磨

11、齒5.4.3 磨齒機(jī)成形法磨齒 1. 齒輪刀具的類型 齒輪刀具是用于切削齒輪齒形的刀具。 成形法齒輪刀具。這類刀具切削刃的廓形與被切齒輪齒槽的廓形相同或相似，通常適用于加工直齒槽工件，如直齒圓柱齒輪、斜齒齒條等。 展成法齒輪刀具。這類刀具是利用齒輪的嚙合原理來加工齒輪的。常用的展成法齒輪刀具有滾齒刀、插齒刀、剃齒刀等。 5.5 齒輪加工刀具 5.5 齒輪加工刀具 成形齒輪銑刀 2. 插齒刀 插齒刀可以加工直齒輪、斜齒輪、內(nèi)齒輪、塔形齒輪、人字齒輪和齒條等，是一種應(yīng)用很廣泛的齒輪刀具。5.5 齒輪加工刀具 插齒刀的基本工作原理 標(biāo)準(zhǔn)插齒刀的選用 標(biāo)準(zhǔn)直齒插齒刀按其結(jié)構(gòu)分為盤形、碗形和錐柄形3種，

12、它們的主要規(guī)格與應(yīng)用范圍如表所示。插齒刀精度分為AA、A、B這3級(jí)，分別用來加工68級(jí)精度的齒輪。 5.5 齒輪加工刀具 序 號(hào)類 型簡 圖應(yīng)用范圍規(guī) 格或莫氏錐度1盤形直齒插齒刀加工普通直齒外齒輪和大直徑內(nèi)齒輪751431.743100161254816061088.90200812101.602碗形直齒插齒刀加工塔形、雙聯(lián)直齒輪5013.520751431.74310018125485.5 齒輪加工刀具 3. 齒輪滾刀 齒輪滾刀是加工直齒和螺旋齒圓柱齒輪時(shí)常用的一種刀具。它的加工范圍很廣泛，模數(shù)從0.140mm的齒輪，均可使用滾刀加工。同一把齒輪滾刀可以加工模數(shù)、壓力角相同而齒數(shù)不同的齒輪

13、。5.5 齒輪加工刀具 5.5 齒輪加工刀具 3. 齒輪滾刀齒輪滾刀的工作原理 3、齒輪滾刀5.5 齒輪加工刀具 齒輪滾刀的基本蝸桿與刀刃位置1基本蝸桿表面；2側(cè)鏟螺旋面(側(cè)刃后面)；3齒輪滾刀刃；4前面；5鏟制頂刃后面；6齒輪滾刀每次重磨后的位置齒輪滾刀的選用用于加工基準(zhǔn)壓力角為20的漸開線齒輪的齒輪滾刀已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，均為阿基米德整體式滾刀，模數(shù)=l10mm，單頭，右旋，0前角和直槽。表中I型用于AAA級(jí)齒輪滾刀，適用于加工6級(jí)精度的齒輪；型用于AA、A、B、C級(jí)齒輪滾刀，分別適用于加工710級(jí)精度的齒輪。5.5 齒輪加工刀具 選用齒輪滾刀時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。 (1) 齒輪滾刀的基本參數(shù)，應(yīng)

14、按被切齒輪的相同參數(shù)選取。齒輪滾刀的參數(shù)標(biāo)注在其端面上。 (2) 齒輪滾刀的精度等級(jí)，應(yīng)按被切齒輪的精度要求 。 (3) 齒輪滾刀的旋向，應(yīng)盡可能與被切齒輪的旋向相同。滾切直齒輪，一般用右旋滾刀；滾切左旋齒輪，最好選用左旋滾刀。 5.5 齒輪加工刀具 1、齒輪零件的檢驗(yàn)項(xiàng)目 齒輪檢驗(yàn)按其目的可分為驗(yàn)收檢驗(yàn)和工藝檢驗(yàn)。驗(yàn)收檢驗(yàn)時(shí)可選用與齒輪使用條件相近的齒輪單面嚙合綜合檢驗(yàn)，或選用表5-5所示的公差組中的公差，根據(jù)需要組合進(jìn)行檢驗(yàn)，以便按齒輪精度要求全面地評(píng)定齒輪加工質(zhì)量，確定其是否合格。工藝檢驗(yàn)時(shí)可采用齒形誤差、基節(jié)偏差、公法線長度變動(dòng)和齒圈徑向跳動(dòng)等單項(xiàng)檢驗(yàn)項(xiàng)目，以分析該工序的加工誤差，評(píng)定

15、機(jī)床刀具工件系統(tǒng)的精度。齒輪側(cè)隙用齒厚偏差與公法線平均長度偏差等指標(biāo)來評(píng)定。5.6 齒輪零件的檢驗(yàn)5.6.1 齒輪零件的檢驗(yàn)項(xiàng)目 齒輪檢驗(yàn)按其目的可分為驗(yàn)收檢驗(yàn)和工藝檢驗(yàn)。驗(yàn)收檢驗(yàn)時(shí)可選用與齒輪使用條件相近的齒輪單面嚙合綜合檢驗(yàn)，或選用表5-5所示的公差組中的公差，根據(jù)需要組合進(jìn)行檢驗(yàn)，以便按齒輪精度要求全面地評(píng)定齒輪加工質(zhì)量，確定其是否合格。 5.6 齒輪類零件的檢驗(yàn)5.6 齒輪類零件的檢驗(yàn)漸開線圓柱齒輪(GB/T 10095)檢驗(yàn)要求如下。(1) 必檢項(xiàng)目。單個(gè)齒距極限偏差、齒距累積總公差、齒廓總公差、螺旋線總公差、徑向綜合偏差、徑向跳動(dòng)。(2) 非必檢項(xiàng)目。切向綜合偏差、齒廓形狀偏差、齒

16、廓傾斜偏差、螺旋線形狀偏差、螺旋線傾斜偏差。(3) 除另有規(guī)定外，均在接近齒高中部的位置測量。(4) 當(dāng)測量切向綜合偏差時(shí)，產(chǎn)品齒輪在適當(dāng)?shù)闹行木嘞?有一定的側(cè)隙)與測量齒輪單面嚙合，同時(shí)要加上一輕微而足夠的載荷。5.6 齒輪類零件的檢驗(yàn)5.6.2 圓柱齒輪的檢驗(yàn)方法1. 切向綜合誤差和切向一齒綜合誤差齒輪單面嚙合檢查儀工作原理 1直流微電機(jī)及減速器；2測量蝸桿；3被測齒輪；4低頻光柵頭；5高頻光柵頭；6相位計(jì) 2. 齒距累積誤差和齒距偏差5.6.2 圓柱齒輪的檢驗(yàn)方法齒距儀 用測角儀測量齒距累積誤差1顯微鏡；2分度盤；3千分表杠桿3. 徑向跳動(dòng)公差5.6.2 圓柱齒輪的檢驗(yàn)方法齒圈徑向跳動(dòng)的

17、檢驗(yàn) 4. 徑向綜合誤差和徑向一齒綜合誤差5.6.2 圓柱齒輪的檢驗(yàn)方法齒輪雙面嚙合檢驗(yàn)儀 5. 公法線長度變動(dòng)5.6.2 圓柱齒輪的檢驗(yàn)方法公法線千分表卡規(guī) 6. 基圓偏差5.6.2 圓柱齒輪的檢驗(yàn)方法點(diǎn)接觸式基圓儀 切線式基圓儀 7. 齒廓形狀公差 5.6.2 圓柱齒輪的檢驗(yàn)方法 單盤式漸開線檢查儀 1被檢驗(yàn)齒輪；2基圓盤；3直尺 8. 螺旋線總公差直齒圓柱齒輪一般可用滾柱嵌在兩齒間進(jìn)行檢驗(yàn)。斜齒齒輪的齒向誤差可用齒向檢查儀來檢驗(yàn)。 5.6.2 圓柱齒輪的檢驗(yàn)方法 加工如圖所示的某圓柱齒輪。生產(chǎn)類型：小批生產(chǎn)，材料牌號(hào)：45鋼。毛坯種類：鍛件。5.7 圓柱齒輪的機(jī)加工工藝過程及工藝分析1、

18、圓柱齒輪的機(jī)械加工工藝過程 一般可歸納為以下的工藝路線。毛坯制造齒坯熱處理齒坯加工齒形加工齒圈熱處理齒輪定位表面精加工齒圈精加工。常見的普通精度、成批生產(chǎn)齒輪的典型工藝方案。它采用滾齒(或插齒)、剃齒、珩齒工藝。5.7 圓柱齒輪的機(jī)加工工藝過程及工藝分析5.7 圓柱齒輪的機(jī)加工工藝過程及工藝分析5.7 圓柱齒輪的機(jī)加工工藝過程及工藝分析2. 圓柱齒輪的加工工藝過程分析 1) 定位基準(zhǔn)選擇齒輪加工時(shí)的定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相一致，即要符合“基準(zhǔn)重合”原則。對(duì)于小直徑軸齒輪，可采用兩端中心孔或錐體作為定位基準(zhǔn)，符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則；對(duì)于大直徑的軸齒輪，通常用軸頸和一個(gè)較大的端面組合定位，符合“

19、基準(zhǔn)重合”原則；帶孔齒輪則以孔和一個(gè)端面組合定位，既符合“基準(zhǔn)重合”原則，又符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。5.7 圓柱齒輪的機(jī)加工工藝過程及工藝分析 2) 齒坯加工 齒形加工前的齒輪加工稱為齒坯加工。齒坯的外圓、端面或孔經(jīng)常作為齒形加工、測量和裝配的基準(zhǔn)，所以齒坯的精度對(duì)于整個(gè)齒輪的精度有著重要的影響。 (1) 齒坯精度5.7 圓柱齒輪的機(jī)加工工藝過程及工藝分析5.7 圓柱齒輪的機(jī)加工工藝過程及工藝分析(2) 齒坯加工方案的選擇 大批大量生產(chǎn)的齒坯加工。多采用“鉆拉多刀車”的工藝方案：以毛坯外圓及端面定位進(jìn)行鉆孔或擴(kuò)孔、拉孔；以孔定位在多刀半自動(dòng)車床上粗、精車外圓、端面、車槽及倒角等。 成批生產(chǎn)的齒坯加工。常采用“車?yán)嚒钡墓に嚪桨福阂札X坯外圓或輪轂定位，粗車外圓、端面和內(nèi)孔；以端面支承拉孔(或花鍵孔)；以孔定位精車外圓及端面等。 5.7 圓柱齒輪的機(jī)加工工藝過程及工藝分析(2) 齒坯加工方案的選擇 單件小批生產(chǎn)的齒坯加工。單件小批生產(chǎn)齒輪時(shí)，一般齒坯的孔、端面及外圓的粗、精加工都在通用車床上經(jīng)兩次裝夾完成，但必須注意將孔和基準(zhǔn)端面的精加工在一次裝夾內(nèi)完成，以保證位置精度。 5.7 圓柱齒輪的機(jī)加工工藝過程及工藝分析 3. 齒形加工 齒圈上的齒形加工是整個(gè)齒輪加工的核心。常用的齒形加工方案如下。 (1) 8級(jí)精度以下的齒輪。調(diào)質(zhì)齒輪用滾齒或插齒就